Нейтрино из ЦЕРНа в лаборатории INFN на Гран-Сассо: ОПЕРА, окончательные результаты по колебаниям

Просмотры

Опубликованная работа в научном журнале Physical Review Letters,

Международное сотрудничество эксперимента OPERA (проект осцилляции с эмульсионным аппаратом), представленный сегодня, во время семинара в Национальных лабораториях Гран-Сассо СПГН Национального института ядерной физики INFN и в статья опубликован в научном журнале Physical Review Letters,, конечные результаты его 5 лет наблюдения нейтрино, произведенного в рамках проекта CNGS, CERN Neutrinos до Gran Sasso, мюонного нейтринного пучка. АГНКС он был создан для проверки явления трансформации мюонных нейтрино, измерение с помощью детектора ОПЕРА появление нейтрино тау после их путешествия из CERN в подземных лабораториях Гран-Сассо, В его окончательных результатах ОПЕРА сообщает об итогах 10 событий, свидетельствующих о трансформации нейтрино от мюониса до tau. Этот результат показывает прямо и недвусмысленно, что мюонные нейтрино осциллируют в тау-нейтрино. На самом деле существует три типа нейтрино, мюонный, электронный и тау: их трансформация это процесс, известный как «свинг», открытие которого было присуждено Нобелевской премией по физике в 2015.

Мюонные нейтрино, полученные в ЦЕРНе между 2008 и 2012 с балкой CNGS, достигли Лабораторий INFS Gran Sasso после прохождения 730 км через земную кору в 2,4 миллисекундах. По прибытии они были обнаружены в эксперименте OPERA - аппарате общей массой около 4.000 тонн, состоящем из 150.000 XNUMX кирпичей из свинцовых пластин, с которыми взаимодействовали нейтрино, и ядерных эмульсий, используемых для фотографирования взаимодействий.

Сотрудничество OPERA наблюдало первое событие осцилляции мюонного нейтрино в тау в 2010, за которым следуют четыре события, обнаруженные между 2012 и 2015, когда он объявил об обнаружении появления нейтрино tau, достигнув в первый раз требуется статистическая значимость. 

Теперь, благодаря новой стратегии анализа, примененной ко всей выборке данных, собранных между 2008 и 2012 годами ?? т.е. период, в течение которого был активен луч из ЦЕРН в лаборатории Гран Сассо ?? Всего было идентифицировано 10 событий-кандидатов, что дополнительно повысило уровень статистической значимости открытия. «Мы проанализировали все данные с помощью совершенно новой стратегии, учитывающей уникальные характеристики событий», - поясняет он. Джованни Де Леллис, руководитель международного сотрудничества OPERA, преподаватель Неаполитанского университета имени Федерико II. ?? И мы тоже сообщаем - продолжает он Де Леллис - первое прямое наблюдение лептонного числа нейтринного тау, то есть параметра, который отличает нейтрино от их аналога из антивещества, антинейтрино ??. ??Сегодня очень приятно видеть, что полученные результаты в значительной степени превышают уровень статистической значимости, который мы предусмотрели, когда мы предложили эксперимент??.

Явление осцилляции нейтрино

Три типа нейтрино, электронный, мюон и тау, которые существуют в природе, различаются, поскольку, когда они взаимодействуют с веществом, они производят электрически заряженный лептон, из которого они носят название, а именно электрон, мюон или частица тау. Эксперимент OPERA это единственный аппарат, способный выявить все три заряженных лептона и, следовательно, все три типа нейтрино.

Некоторые эксперименты на рубеже тысячелетия показали, что мюонные нейтрино, пройдя большие расстояния, вызывают меньше мюонов, чем ожидалось, при их взаимодействии с детекторами: это предположило, что мюонные нейтрино колебались в других типах нейтрино. И, поскольку обнаруженные электроны согласуются с предсказаниями, физики предположили, что мюонные нейтрино колеблются в тау-нейтрино. Этот факт был окончательно подтвержден ОПЕРА путем прямого наблюдения появления тау-нейтрино на расстоянии 730 км от источника мюонных нейтрино. Понимание явления осцилляции нейтрино также помогает пролить свет на некоторые свойства, такие как масса, этих еще загадочных частиц.

Открыть данные

Сотрудничество OPERA обнародовало свои данные через Портал открытых данных CERN, Таким образом, даже исследователи, не входящие в партнерство OPERA, могут использовать их для проведения новых исследований. Кроме того, имеющиеся данные обогащаются средствами информации и визуализации, которые помогают его интерпретации и использования в образовательных целях. Эти OPERA являются первыми данными, не полученными на LHC, и единственными взаимодействиями нейтрино, доступными на портале открытых данных CERN, запущенной в 2014.

От нейтрино до общества

Исследования тау-нейтрино будут продолжены, потому что Де Леллис и его коллеги предложили эксперимент в ЦЕРНе. корабль, способный наблюдать тысячи тау-нейтрино и, таким образом, изучать свойства тау-нейтрино и его античастицы, антинейтринного тау, никогда ранее не наблюдавшихся.. Помимо нейтринных исследований, наследие OPERA также заключается в разработке новых технологий. Исследователи Неаполя разработали полностью автоматизированные технологии с высокой скоростью и точностью до микрометра, проложившие путь к широкомасштабному использованию так называемых ядерно-эмульсионных пленок для записи следов частиц. Эта технология находит применение в широком спектре других научных областей, таких как исследование темной материи. Фактически эксперимент планируется NEWSdm во главе с Де Леллисом для исследования предмета темный с совершенно инновационным подходом, способным в первый раз измерить направление галактического происхождения этих частиц, используя нанометровое разрешение, достигаемое этими новыми технологиями.

Исследования, проводимые в Неаполе с использованием технологии ядерных эмульсий, также имеют социальное воздействие, поскольку они касаются оптимизации планов лечения онкологической адронной терапии, объекта исследования в эксперименте ФУТ. Адронотерапия - это инновационный метод лечения, используемый в онкологии, который использует пучки частиц, называемых адронами, например протонов. Проект FOOT, по сути, направлена ​​на то, чтобы характеризовать поведение протонов, когда они проходят через ткани человека, чтобы оптимизировать их благоприятные эффекты в терапии.

 

 

Нейтрино из ЦЕРНа в лаборатории INFN на Гран-Сассо: ОПЕРА, окончательные результаты по колебаниям